Инновационный способ добычи водородного топлива открыли исследователи Массачусетского технологического института (MIT). Новая технология идеально подходит для морского транспорта, работающего на водороде.
Водород называют ключом для снижения углеродного следа в энергетике из-за того, что при его горении образуется чистая вода, он также обладает высокой энергоемкостью. Но этот газ сложно хранить и перевозить, при транспортировке есть риск нанесения вреда атмосфере.
Специалисты MIT решили подойти к проблеме под другим углом. Они придумали производить водород прямо в самих транспортных средствах. По их задумке, единственное что придется перевозить с собой – алюминиевые гранулы, которые гораздо легче хранить.
Исследователи применили сравнительно простую химическую реакцию взаимодействия алюминия с кислородом. В воде этот металл быстро отбирает кислород из H2O, из-за чего там остается лишь молекулярный водород. Газ выделяется в виде пузырьков.
Ученые получили из одной алюминиевой гранулы весом в 0,3 грамма 400 миллилитров водорода за пять минут, реакция проводилась в пресной деионизированной воде. По их расчетам, один грамм таких гранул может произвести 1,3 литра водорода за пять минут.
В обычных условиях процесс протекает недолго, однако оксидная пленка на поверхности металла блокирует дальнейшее взаимодействие. Чтобы избежать этого, в MIT обработали гранулы алюминия сплавом галлия и индия, это позволило продлить реакцию.
Однако исследователи столкнулись с новой проблемой: реакция в морской воде шла слишком долго. Для получения того же объема водорода, который производится за пять минут в пресной воде, в морской воде необходимо потратить порядка двух часов. Им неожиданно помогла кофейная гуща — субстанция значительно ускорила реакцию, ее срок удалось сократить до первоначальных пяти минут. Ученые установили, что ключевым компонентом гущи, который поспособствовал этому взаимодействию, стало соединение имидазол — часть молекулы кофеина.
Возможным недостатком технологии остается стоимость галлия и индия – это весьма редкие металлы. Но ученые обнаружили, что при проведении реакции в ионном растворе, например, в морской воде, оба этих металла можно извлечь для повторного исследования. По мнению ученых, эта технология открывает большие перспективы для использования водородного топлива у морского транспорта, поскольку не придется с собой возить морскую воду. Они намереваются испытать небольшой подводный глайдер, расчеты показывают, что он сможет работать до 30 дней без перерыва на 18 килограммах алюминиевых гранул.
Работа опубликована в Cell Reports Physical Science.
Загадочный «темный» кислород обнаружили на дне океана
В Китае разработали устойчивый к авариям ядерный реактор
Ученые предлагают производить ракетное топливо из лунного реголита